tc gazi üniversitesi mühendislik fakültesi makina mühendisliği
Transkript
tc gazi üniversitesi mühendislik fakültesi makina mühendisliği
T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ YÜKSEK LİSANS MM 598 SEMİNER DERSİ SUNUMU TEZ ÖĞRENCİSİ: Mehmet DİNÇSOY 128310510 TEZ DANIŞMANI: Prof. Dr. Mustafa YURDAKUL SEMİNER KONUSU: Yüksek Karbonlu Mikro Alaşımlı Çeliklere (ADAMİT) uygulanan ısıl işlemin Mikroyapı Üzerine Etkisi GİRİŞ Yüksek Karbonlu Düşük Alaşımlı Çelikler (ADAMİT) genellikle hadde merdanesi olarak kullanılmaktadırlar. ADAMİT bileşenleri çizelge 1’ de görülmektedir. Yapılacak çalışmada haddehanelerde kullanılan ağır tonajlı hadde merdanelerin belirlenmiş malzeme yapısına uygun numuneler dökülerek döküm sonrası gereken ısıl işlem özellikleri araştırılacaktır. Kimyasal Kompozisyon (% ağ.) Karbon (C) 1,4-2,2 Silisyum (Si) 0,5-1,4 Mangan (Mn) 0,6-1,0 Nikel (Ni) 0,5-1,5 Krom (Cr) 0,5-1,5 Molibden (Mo) <0,8 Çizelge 1. Adamit merdane kimyasal bileşenleri Hadde merdanesi yapımında kullanılan bu tür yüksek karbonlu çeliklerin en büyük problemlerinden biri işlenebilirliğidir. Yapısında bulunan yüksek karbon oranı ve yüksek miktarda bulunan karbür yapıcı elementler, yapı içinde oluşan karbür ağının tane sınırlarına yoğun ve kaba şekilde çökelmesine neden olmaktadır [Rozniata ve Pacyna, 2007]. Bu malzemelerin yüksek karbon içeriğinden dolayı mikroyapısı büyük oranda sementit tipi karbür içermektedir. İç yapıda yüksek oranda bulunan sementit yapıda, widmannstatten sementit, karbon oranına göre ledeburitik sementit ve birincil östenit tane sınırlarında sürekli bir ağ yapısında bulunan ikincil sementit olarak üç şekilde çökelebilir. Bu östenit tane sınırlarını saran yoğun ve gevrek yapıda olan sementit ağı malzemenin mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkiler (Resim 1) Resim 1. Yüksek karbonlu çeliklerde östenit tane sınırlarında bir ağ yapısında çökelmiş karbür ağı Bu oluşan karbür ağı malzemenin işlenebilirliğini olumsuz etkilemekte hatta imkansız kılmaktadır. Bundan dolayı işlenebilirliğin gerçekleşmesi için oluşan karbür ağının ısıl işlem yapılarak kırılıp yapıda küçük parçalar şeklinde dağılması gerekmektedir. Bilindiği üzere bu tür yüksek karbon oranı içeren malzemelere küreselleştirme tavlaması uygulanmaktadır [Savaşkan, 2004]. Ancak küreselleştirme tavlaması pahalı, uzun süreli ve sertliği çok düşürmektedir. Bundan dolayı bu tür malzemelerin karbür ağının kırılabilmesi ve aynı zamanda sertliğini koruyabilmesi için yüksek sıcaklıklarda yüksek soğuma hızlı ısıl işlemler yapılmalıdır. Bu yapının ısıl işlemle kullanabilir hale getirilmesi için doğru ısıl işlem şartlarının seçilmesi önemlidir. Doğru bir ısıl işlem yapıda olumsuz etkiye sahip olan karbür ağının en iyi şekilde kırılarak yapıya dağılımını sağlar. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Bu çalışmada yüksek karbonlu düşük alaşımlı sahip malzeme için ahşap model hazırlanacak hazırlanan model kum kalıba kalıplanacak, kimyasal analize göre seçilen malzeme indüksiyon ocağında ergitilerek dökümü yapılacaktır. Dökümden sonra alınan numunelere farklı ısıl işlem sıcaklığında ve farklı soğutma ortamlarında (Hava, Yağ, Su) sertleştirilmesi yapıldıktan sonra optik mikroskopta 50X, 100X, 200X, 500X, 1000X mikroyapı fotografları alınacaktır. İncelenen mikroyapılara göre taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile malzemelerin matris yapıları ve karbür yapıları detaylı olarak incelenecek sonrasında yapılarda bulunan karbür fazlarının hangi bileşimlerden oluştuğunun tespiti için enerji dağılımlı x-ışınları analizi (EDS) analizi yapılacaktır. Ardından oluşan yapıda hangi tür karbürlerin bulunduğu ve kalıntı östenit varlığının tespiti için tüm numunelere X-ışınları difraktometresi (XRD) analizi yapılacaktır. SONUÇ Böylece döküm şartlarında oluşan yapının mekanik özelliklerini ve işlenebilirliğini olumsuz yönde etkileyen, tane sınırlarında çökelen karbür ağının uygulanan ısıl işlemler ile kırılarak yapıya homojen şekilde dağıtılması amaçlanmış olup yapılan ısıl işlemler sonucunda karbür fazının ve matrisin değişimi gözlenecek bu değişimlerin sertlik ve mikro sertlik üzerindeki etkisi araştırılacaktır. Pratikte dökümhanede dökülecek adamit bazlı malzemenin ısıl işlem özellikleri belirlenecektir. KAYNAKLAR 1) Byun G., Oh S., Lee C. G., Lee S., “ Correlation of Microstructure and Microfracture Mechanism Of Five Work Rolls”, Metallurgical and Materials Transactions A Volume 30A, 234-243, (1999). 2) Rozniata E., Pacyna J., “Hypereutectoid Cementite Morphology and Mechanical Properties of Cr-Ni-Mo Cast Steel”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering Volume 17, 145-148, (2006). 3) Rozniata E., Pacyna J., “Effect of Structure on Mechanical Properties of Cr-Ni-Mo Cast Steel”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering Volume 28, 224-230, (2007). 4) Brodziak A., Stradomski Z., Pirek A., “ The İnfluence of Microstructure on the Mechanical Properties of Metallurgical Rolls Made of G200CrMoNi4-3-3 Cast Steel”, Arcieves of Foundry Engineering Volume 9, 21-24, (2009). 5) Rozniata E., Pacyna J., “Effect of Annealing on Mechanical Properties of Ledeburitic Cast Steel”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering Volume 20, 187-190, (2007). 6) Brodziak A., Stradomski Z., Dyja D., “ The İnfluence of Carbides Morphology on Fracture Toughness of Cast Steel G200CrMoNi4-3-3”, National Academy of Sciences of Ukraine 137-140, (2008). 7) Krawczyk J., “ The İnfluence of Microstructure and Loads on Tribological Properties of G155CrNiMo4-3-3 Cast Steel”, Arcieves of Foundry Engineering Volume 10, 30-44, (2010). 8) Stachure S., Stradomski Z., Pirek A., “ Studying Possibilities to İmprove the Functional Properties of Metallurgical Rolls”, Arcieves of Foundry Engineering Volume 9, 313-316, (2008).